JP2013133826A - 内燃エンジンの作動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】手で操縦される作業機の内燃エンジンを作動させる方法において、付加的なセンサなしに周囲圧の検出を可能にする。
【解決手段】内燃エンジン（１）を作動させる方法において、クランクケース圧力センサ（２１）を用いてクランクケース圧（ｐ_ＫＧＨ）を測定し、該クランクケース圧（ｐ_ＫＧＨ）から周囲圧（ｐ_Ｕ）を求める。
【選択図】図４

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載した種類の、手で操縦される作業機の内燃エンジンを作動させる方法に関するものである。

内燃エンジンにおいて、特に２サイクルエンジンにおいて、作動中にデータを提供する圧力センサをクランクケース内に設けることが知られている。前記データとは内燃エンジンを制御するためのもので、たとえば燃料供給量の制御、噴射時点の制御、点火時点の制御に関連付けられる。特許文献１はこの種の内燃エンジンを開示している。ここでは、燃料をクランクケース内に供給する配量弁がどの時点で開閉するかを確定するために、クランクケース内に設けた圧力センサが利用される。

特許文献２からも、クランクケース圧を検知する圧力センサを備えた２サイクルエンジンが知られている。クランクケース圧は、燃焼室の空気貫流量を検出し、これから供給すべき燃料量を検出するために、作動中に利用される。

内燃エンジンは、たとえば手で操縦される作業機の内燃エンジンは、種々の高度位置で使用されることがある。高度位置が異なるために、周囲圧が変化する。周囲圧の異なる圧力レベルは、内燃エンジンを制御する際に、特に供給すべき燃料量を特定する際に考慮しなければならない。公知の作業機では、内燃エンジンの気化器に設けた対応する調整ねじによって、供給すべき燃料量を操作者が調整する。

独国特許出願公開第１０２００８０１９０８８Ａ１号明細書 米国特許第７５３６９８３Ｂ２号明細書

本発明の課題は、手で操縦される作業機の内燃エンジンを作動させる方法において、付加的なセンサなしに周囲圧の検出を可能にすることである。

この課題は、請求項１の構成を備えた方法によって解決される。

本発明によれば、周囲圧を検出するため、既存のクランクケース圧力センサを利用する。これによって、周囲圧を検出するための付加的なセンサを設けずに済む。クランクケース圧力センサを介して測定された少なくとも１つの圧力値から周囲圧を求めることができる。

有利には、クランクケース内でほぼ周囲圧が支配している時点でクランクケース圧を測定する。これにより前記圧力値としてダイレクトに周囲圧が測定される。これにより、測定した圧力値から周囲圧を求めるための付加的なステップを省略することができる。

有利には、クランクケース圧を、内燃エンジンの始動過程時に、最初の燃焼の前にクランク軸が回転しているときに測定する。この場合、特に、測定中のクランクケース圧力センサに、クランク軸の運動のみを介してエネルギーを供給する。これにより、内燃エンジンの始動前にクランクケース圧力センサに対しエネルギーを供給する、たとえばバッテリーまたはアキュムレータのような別個のエネルギーアキュムレータが必要ない。特に、クランクケース圧力センサと評価装置にはもっぱらクランク軸の運動のみを介してエネルギーが供給される。始動過程を開始する前、すなわちクランク軸が回転し始める前には、圧力測定用のエネルギーがまだないので、圧力測定は不可能である。燃焼室内で燃焼が行われると、燃焼室内の圧力レベルが変化し、掃気通路を介してクランクケース内の圧力レベルも変化する。始動過程時の最初の燃焼の前に圧力値を測定することにより、１回の燃焼が行われても圧力レベルが変化しないよう保証されている。この場合、クランクケース圧力センサに測定用の十分なエネルギーが供給されたときに圧力測定を行うのが有利である。

吸気口が閉じてクランクケースが少なくとも１つの掃気通路を介して燃焼室と連通し、且つ排気口が開いているときには、クランクケースは第１のクランク軸角度範囲で周位置連通している。掃気通路と燃焼室と排気口とを介してクランクケースは周囲と連通状態にある。これによりクランクケース内に圧力が発生し、この圧力から周囲圧を求めることができる。周囲圧を求めるためのクランクケース圧は、特に第１のクランク軸角度範囲で測定される。有利には、クランクケース内には、少なくとも第１のクランク軸角度範囲の一部分で周囲圧が発生する。しかしながら、流動経路内の絞り位置により、クランクケース内には、周囲圧とは異なる圧力値が発生することもある。測定した圧力値から、周囲圧をたとえば演算により求めることができる。

第２のクランク軸角度範囲では、クランクケースは該クランクケースへの吸気口を介して周囲に対し開口している。周囲圧を求めるためのクランクケース圧の測定を第２のクランク軸角度範囲で行ってもよい。この第２のクランク軸角度範囲でも、クランクケース内には、周囲圧を求めることのできる圧力が発生する。

有利には、内燃エンジンはエアフィルタを有し、該エアフィルタを介して燃焼空気を吸い込む。特に、周囲圧に対し求めた少なくとも１つの値からエアフィルタの汚染度を求める。エアフィルタが設けられているかどうか、或いは、使用者が装着を忘れたかどうかをも検出することができる。エアフィルタの汚染度を検出するため、内燃エンジンの全負荷時にもクランクケース圧を検出するのが有利である。エアフィルタの汚染度は、有利には、全負荷時のクランクケース圧と求めた周囲圧とから求められる。

エアフィルタの汚染度は、たとえば周囲圧と全負荷時のクランクケース圧との比率から、或いは、周囲圧と全負荷時のクランクケース圧との差から求めることができる。前記２つの圧力値からエアフィルタの汚染度を求める他の方法も有利である。たとえば、単独の圧力測定を介してエアフィルタの汚染度を求めることもできる。始動過程時およびアイドリング時にも、吸込み周期における流動速度は比較的小さい。このような作動状態では、エアフィルタの汚染度はクランクケース圧にあまり影響しない。全負荷時には、エアフィルタの汚染度はエアパッドが付加的に絞り状態にあることを表わしており、発生するクランクケース圧に著しく影響する。それ故、周囲圧と全負荷時のクランクケース圧との比率から、エアフィルタの汚染度を推定することができる。また、始動過程時またはアイドリング時にクランクケース内で測定した他の圧力値をエアフィルタの汚染度の特定のために利用するようにしてもよい。この場合、クランクケース内での圧力測定は特定のクランク軸角度で行う。圧力状況を評価する際には、クランクケース内での圧力測定を行ったときのクランク軸角度が考慮される。始動過程時またはアイドリング時の圧力測定と、全負荷時の圧力測定とは、有利には同じクランク軸角度で行う。しかしながら、圧力測定を異なるクランク軸角度で行うのも有利である。

有利には、エアフィルタの汚染度を、全負荷時の内燃エンジンの目標空気消費量と実際空気消費量とを比較することで求める。内燃エンジンの空気消費量とは、単位時間当たりに内燃エンジンに供給される燃焼空気流量である。実際空気消費量は、たとえば前記特許文献２で説明されているように、内燃エンジンのクランクケース内の圧力から求めることができる。目標空気消費量はたとえばファイルされた特性曲線を介して求めることができる。エアフィルタがひどく汚染されていると、内燃エンジンの実際空気消費量は目標空気消費量よりも著しく小さい。目標空気消費量は、内燃エンジンが作動される高度位置に依存している。また、目標空気消費量は周囲圧にも依存している。有利には、目標空気消費量を求める場合、高度位置および／または周囲圧が考慮される。この場合、高度位置および周囲圧の影響は少なくとも部分的に、特に完全に補償されるので有利である。

汚染度は操作者にたとえば光学表示器を介して表示させることができる。操作者または保守作業者には、診断メモリへの適当な登録により、または、作業機の診断メモリの読み取りの際に汚染度に関する情報を与えることができる。また、たとえば内燃エンジンのパワーを減少させることで、或いは、内燃エンジンを停止させることで、内燃エンジンの挙動に関して操作者にエアフィルタの汚染度に対するフィードバックを与えるようにしてもよい。また、求めたエアフィルタの状態を、作業機の保守の際に診断装置で出力して、保守作業員にエアフィルタの検査を行うよう要請するようにしてもよい。

有利には、内燃エンジンはエネルギーを発生させるための発電機を有している。クランクケース圧力センサは、有利には、発電機信号がゼロ点を通過するたびにクランクケース圧を測定する。測定した圧力値は有利には中間記憶され、特に内燃エンジンの評価装置に中間記憶される。有利には、クランク軸のおおよその回転位置を検出し、クランク軸の検出した回転位置に基づいて、中間記憶した圧力値から、所望のクランク軸角度範囲で測定した測定値を選定する。これにより、圧力測定用のエネルギーが十分に供給されたときに最初の測定を行うことができる。クランク軸の回転位置が検出されるまで圧力測定を待つ必要はなく、クランク軸の検出した回転位置に基づいて複数の圧力値のうちどの圧力値が所望のクランク軸角度範囲にあるかが遡及的に求められる。圧力測定に対しては、通常、最初の燃焼が行われるまでにせいぜいクランク軸の１回転か数回転しか与えられないので、圧力測定をできるだけ早期に行う必要がある。

有利には、クランク軸のおおよその位置はクランク軸センサを介してまたは発電機の信号から検出される。クランク軸のおおよその回転位置を検出すれば、クランクケース圧から周囲圧を求めるために十分である。しかしながら、クランク軸の回転位置を可能な限り正確に特定するようにしてもよい。これは、クランク軸の精確な回転位置の検知が内燃エンジンの制御のために必要である場合に特に有利である。

次に、本発明の１実施形態を図面を用いて詳細説明する。
砥石切断機の側面図である。 図１の内燃エンジンの部分断面斜視図である。 図２の内燃エンジンの断面図である。 内燃エンジン始動時のクランク軸の最初の６回転の間におけるクランクケース圧の推移を示すグラフである。 発電機信号とクランク軸角度との関係を示すグラフである。 クランク軸の最初の回転におけるクランクケース圧の推移を示す拡大図である。 内燃エンジンの作動中におけるクランクケース圧の推移を示すグラフである。 本発明による方法のフローチャートである。

図１には、手で操縦される作業機の実施形態として砥石切断機（ディスクグラインダ）３０が示されている。以下の説明では、砥石切断機３０以外にたとえばパワーソー、刈払い機等の手で操縦される他の作業機においても使用される内燃エンジンについて説明する。

砥石切断機３０はケーシング３１を有し、該ケーシングには、作動中に砥石切断機３０を操縦するために後部ハンドグリップ３２とグリップパイプ３３とが固定されている。ケーシング３１にアウトリガー３５が固定され、該アウトリガーは前方へ突出し、その自由端には切断砥石３４が回転可能に支持されている。切断砥石３４はケーシング３１内に配置されている内燃エンジン１によって回転駆動される。内燃エンジン１は２サイクルエンジンとして構成されている。しかし内燃エンジン１は混合気潤滑式４サイクルエンジンであってもよい。内燃エンジン１を始動するため、本実施形態では手動で操作される始動装置が用いられる。始動装置は始動グリップ３６を介して操作される。始動装置はロープスターターとして構成されている。ケーシング３１には表示器４０が設けられ、該表示器は、内燃エンジン１のエアフィルタの汚染状態を表示させるために用いる。表示器４０はディスプレイまたは発光手段、特にＬＥＤであってよい。表示器４０は光学表示に加えて或いは光学表示の代わりに音でもフィルタ状態を表示することができる。有利には、砥石切断機３０が診断メモリをたとえば該砥石切断機３０の制御装置内に有しているのがよい。診断メモリ内にはエアフィルタの汚染状態を記憶し、後の保守の際に保守作業員によって呼び出すことができる。また、使用者が診断メモリに登録してエアフィルタの汚染度の情報を得るようにしてもよい。

図２は内燃エンジン１の詳細図である。内燃エンジン１はシリンダ２を有し、シリンダ内には燃焼室３が形成されている。燃焼室３はシリンダ２内を往復動するピストン５によって画成されている。図２では、ピストン５はその下死点で図示されている。ピストン５は、連接棒６を介して、クランクケース８内に回転可能に支持されているクランク軸７を駆動する。クランク軸７には、該クランク軸７の回転運動に依存してエネルギーを発生させる発電機２４が固定されている。クランク軸７には、さらに、冷却空気の搬送に用いるファンホイール２５が固定されている。ファンホイール２５はその外周に複数個の磁石２７を有し、これらの磁石は、ファンホイール２５の外周に配置される点火モジュール２６内に、燃焼室３内へ突出している点火プラグ４８のための点火電圧を発生させる。クランクケース８にはクランクケース圧力センサ２１と温度センサ２２とが配置され、クランクケース８内の圧力と温度を測定することができる。クランクケース圧力センサ２１と温度センサ２２とは有利には共通のハウジング内に配置されている。クランクケース圧力センサ２１と温度センサ２２とを１つのセンサに統合してもよい。クランクケース８には、さらに、燃料をクランクケース内部空間４（図３）内へ供給する燃料弁２０が配置されている。点火モジュール２６と、発電機２４と、クランクケース圧力センサ２１と、温度センサ２２と、燃料弁２０とは評価装置２３に接続されている。評価装置２３は内燃エンジン１の制御装置でもある。

燃焼空気を供給するために２サイクルエンジン１は吸気通路１９を有し、該吸気通路は吸気口９でもってクランクケース内部空間４に開口している。吸気口９はピストン５によって開閉制御される。吸気通路１９内には、スロットルバルブ１３がスロットル軸１４により回動可能に支持されている。スロットルバルブ１３の位置は、スロットルコントロールレバー１６を介して、使用者によって操作される砥石切断機３０のスロットルレバー４９（図１）によって調整される。スロットル軸１４の位置は、同様に評価装置２３に接続されているスロットルセンサ１５によって監視される。ピストン５の下死点では、クランクケース内部空間４は掃気通路１１を介して燃焼室３と連通している。

図３は内燃エンジン１の構成の詳細図である。掃気通路１１は複数個の枝路に分かれ、複数個の掃気窓１２でもって燃焼室３に開口している。前もって圧縮されている燃料空気混合気はクランクケース内部空間４から掃気通路１１を介して燃焼室３内へ流入する。クランク軸７は回転軸線２８のまわりに回転可能である。回転軸線２８のまわりでのクランク軸７の回転位置は、クランク軸角度αで測定される。ピストン５の上死点では、クランク軸角度αは０゜の角度に相当している。ピストン５の下死点では、クランクケース内部空間４は掃気通路１１を介して燃焼室３と連通している。燃焼室３からは、ピストン５によって開閉制御される排気口１０が出ている。下死点で排気口１０はピストン５によって開口されている。クランク軸角度αは１８０゜である。図３では、ピストンの上死点をピストン５’によって示唆した。このピストン位置では、排気口１０は閉鎖されており、掃気通路１２もピストン５’によって閉鎖されている。クランクケース内部空間４内への吸気口９は開口しており、その結果クランクケース内部空間４は吸気口９を介して周囲と連通している。図３が示すように、燃焼空気はエアフィルタ１７を介して吸気通路１９内へ吸い込まれる。エアフィルタ１７のフィルタ材はクランクケース内部空間４を周囲から切り離している。スロットルバルブ１３は絞り位置で図示されている。スロットルバルブ１３は、シリンダ２の吸気用接続部材に固定されているスロットルケース１８内に支持されている。

さらに図３が示すように、クランクケース８は取り付け穴３９を有し、該取り付け穴にクランクケース圧力センサ２１と温度センサ２２とが配置される。さらに、クランクケース８にホールダ２９が配置され、該ホールダは燃料弁２０用の受容部を有している。燃料弁２０からの燃料は、ホールダ２９内に形成された連通通路３８を介してクランクケース内部空間４内へ流入する。

作動時には、ピストン５の上死点範囲で、燃焼空気が吸気口９を介してクランクケース内部空間４内へ吸い込まれる。燃料は燃料弁２０（図２を介して）燃焼空気内に配量される。ピストン５の下降行程時には、クランクケース内部空間４内の燃料空気混合気が圧縮される。ピストン５の下降行程時に掃気通路１２がピストン５によって開口すると、予め圧縮されている混合気はクランクケース内部空間４から掃気通路１１を介して燃焼室３内へ流入する。燃焼室で混合気は次のピストン上昇運動時に圧縮され、ピストン５の上死点範囲で点火プラグ４８（図２）によって点火される。燃焼室３内で燃焼が行われると、ピストン５はその下死点の方向へ加速される。ピストン５が排気口１０を開口させると、排ガスが燃焼室３から排気され、特に排気口１０に配置される排ガス消音器内へ排気される。

図４は始動過程時のクランクケース圧力ｐ_ＫＧＨの推移を示している。なお、クランクケース圧力ｐ_ＫＧＨは、使用者が始動グリップ３６を引張ることでクランク軸７が運動を開始する時点から示されている。また、クランクケース圧力ｐ_ＫＧＨは周囲圧ｐ_Ｕに対する相対的なものとして記入されている。ピストン５は上昇行程開始時に上死点の直前にある。クランクケース圧力ｐ_ＫＧＨは、ピストンが下死点の方向へ運動すると上昇する。ピストンが下死点に到達する前にまず排気口１０が時点ＡＯで開口する。排気口１０が開口すると、排ガスが燃焼室３から排気される。掃気窓１２が時点ＵＯで開口すると（これはピストンが下死点に到達する直前である）、クランクケース圧力ｐ_ＫＧＨはクランク軸７の最初の第１の回転Ｕ１で周囲圧ｐ_Ｕまで急降下する。これは、燃焼空気がクランクケース内部空間４から燃焼室３内へ流入するからである。下死点ＵＴ後、ピストン５の上昇行程時に、まず掃気窓１２が時点ＵＳで閉じられ、その直後に排気口１０が時点ＡＳで閉じる。その直後に吸気口９が時点ＥＯで開口する。ピストン５が非常にゆっくり運動するので、ピストン５の上昇運動時に、上死点ＯＴに到達するまでに、クランクケース内部空間４内にわずかな負圧のみが発生する。２回目の第２の回転Ｕ２の間に、ピストン５の下降行程時にまずクランクケース内部空間４内に過圧が発生し、この過圧は掃気窓１２が時点ＵＯで開口すると急激に降下する。クランクケース圧力ｐ_ＫＧＨは、掃気窓が開口した時にほぼ周囲圧ｐ_Ｕへ降下する。掃気窓１２の開口時点と閉鎖時点との間にクランク軸角度範囲４１があり、このクランク軸角度範囲では、クランクケース内部空間４は掃気通路１１と燃焼室３と排気口１０とを介して周囲と連通している。この連通は、排気口１０に配置されている排ガス消音器を介して形成される。排気口１０は掃気窓１２の前で開口し、掃気窓１２の後で閉じるので、掃気窓１２が開口しているときには排気口１０は常に開口している。クランク軸角度範囲４１では、下死点範囲でのクランクケース内ではほぼ周囲圧ｐ_Ｕが支配的である。このクランク軸角度範囲４１では、クランクケース内部空間４内の周囲圧ｐ_Ｕをダイレクトに測定することができる。

ピストン５は、下死点に到達した後、掃気窓１２が閉じると、吸気口９が時点ＥＯで開口するまで、クランクケース内部空間４内に負圧を発生させる。これは、ピストン５が十分高速に運動するからである。この場合、各回転は上死点ＯＴで開始され、終了する。

下死点ＵＴと上死点ＯＴとの間で吸気口９は時点ＥＯで開口する。これを図４では最初の第１の回転Ｕ１に対して示した。上死点後、吸気口９は時点ＥＳで閉じる。時点ＥＯと時点ＥＳとの間にあるクランク軸角度範囲４２では、クランクケース内部空間４は吸気口９とエアフィルタ１７とを介して周囲と連通している。この時間の間、クランクケース内部空間４内では、特にクランク軸角度が上死点ＯＴと吸気口９が閉鎖する時点ＥＳとの間にあるときに、ほぼ周囲圧が支配する。この時間内では、クランクケース圧力センサ２１を介して測定されたクランクケース圧ｐ_ＫＧＨはほぼ周囲圧ｐ_Ｕに相当している。第２のクランク軸角度範囲でも圧力値が測定され、この圧力値から周囲圧を求める。特に、クランクケース圧ｐ_ＫＧＨは、クランクケース内部空間４内で周囲圧ｐ_Ｕが支配的である時点で測定され、その結果周囲圧ｐ_Ｕをダイレクトに測定することができる。

図４には、さらに、クランク軸７の３回目の第３の回転Ｕ３，４回目の第４の回転Ｕ４，５回目の第５の回転Ｕ５が示されている。第４の回転Ｕ４の間に燃焼室３内ではじめて燃焼が行われる。図４が示すように、この燃焼のためにクランクケース内部空間４内の圧力レベルは非常に大きく変動する。これに続く第５の回転Ｕ５では、下死点でもはや周囲圧ｐ_Ｕは支配せず、これよりも著しく高い圧力が支配する。周囲圧ｐ_Ｕの測定は、燃焼が行われないクランク軸７の回転時に行うのが合目的である。

図５は、電圧Ｕとしての発電機信号４７とクランク軸角度αとの関係を示すグラフである。発電機２４は６つの磁極対（ポールペア）を有している。発電機信号４７はクランク軸７が１回転する間に６つの正弦波を有する。また発電機信号４７は、クランク軸７が１回転する間に全部で１２回ゼロ点を通過する。クランク軸７での発電機２４の取り付け態様によっては、発電機信号４７の通過点がクランク軸７の実際の位置に対してずれることがある。本実施形態では、発電機信号４７はクランク軸角度α＝１５゜だけクランク軸７の回転位置に対しずれており、その結果ゼロ点通過はクランク軸角度αが３０゜のとき、および、その複数倍のときに発生せずに、これよりも後のクランク軸角度αが１５゜のときに発生する。

図６は、始動後のクランク軸７の２回目の第２の回転Ｕ２の間での圧力推移を示している。時点ｔ_１（たとえばクランク軸角度α＝３０゜に対応していてよい）で評価装置２３のエネルギー制御が開始する。エネルギーはまず評価装置２３に提供される。本実施形態では、評価装置２３のマイクロプロセッサを作動させるために、時点ｔ_２で十分なエネルギーが提供される。次の発電機信号４７のゼロ点通過時に、クランクケース圧力ｐ_ＫＧＨを初めて測定する。測定した圧力値ｐ_１は評価装置２３に記憶される。以下、発電機信号４７がゼロ点を通過するたびにクランクケース圧力ｐ_ＫＧＨを測定する。測定した圧力値ｐ_２ないしｐ_９も同様に評価装置２３に記憶される。測定した圧力値ｐ_１ないしｐ_９は評価装置２３によって評価される。

図８は本発明による方法のフローチャートである。方法ステップ４３では、圧力測定用のエネルギーが十分にあれば、すなわち時点ｔ_２から、発電機信号４７がゼロ点を通過するたびに圧力値ｐ_１ないしｐ_９を測定して評価装置２３内に中間記憶させる。方法ステップ４４では、クランク軸７のおおよその回転位置をたとえばクランク軸角度センサを用いて、或いは、発電機信号４７の推移に基づいて検出する。クランク軸７の回転位置の検出は正確に行われない。周囲圧ｐ_Ｕを検出するには、たとえばクランク軸角度がほぼ３０゜であるという精度で十分である。

方法ステップ４５では、中間記憶させた圧力値ｐ_１ないしｐ_９から、第１のクランク軸角度範囲４１または第２のクランク軸角度範囲４２において、周囲圧ｐ_Ｕに相当する圧力値を選択する。本実施形態では、第１のクランク軸角度範囲４１の圧力値ｐ_３，ｐ_４，ｐ_５を選択する。有利には、圧力値ｐ_３を、すなわち下死点ＵＴにほぼ到達した際に測定される圧力値を選択するのがよい。これとは択一的に、周囲圧ｐ_Ｕを検出するために、クランク軸角度範囲４２の圧力値を選択してもよい。この場合、ピストン５の上死点ＯＴ後に検出した圧力値、すなわちクランク軸７の第４の回転Ｕ４（図４）の間に検出した圧力値を選択するのが有利である。クランク軸角度範囲４２では吸気口９は開口し、掃気窓１２は閉じているので、クランクケース内部空間４は吸気口９とエアフィルタ７のみを介して周囲と連通しているにすぎない。特に第２のクランク軸角度範囲４２の終了間近に測定した圧力値はほぼ周囲圧ｐ_Ｕに相当している。有利には、特性曲線を用いて、全負荷時の内燃エンジン１の目標給気比または目標空気消費量が検出される。検出した周囲圧ｐ_Ｕは、有利には、目標空気消費量用の特性曲線を選択する際に利用される。周囲圧ｐ_Ｕを考慮することにより、内燃エンジン１０が作動している高度位置の影響を部分的にまたは完全に補償することができる。なお、空気消費量または給気比とは、内燃エンジン１が単位時間当たりに必要とする空気量、すなわち時間に対する、燃焼室３を貫流する燃焼空気量である。目標空気消費量を求める場合、高度位置を考慮することに加え、または、高度位置を考慮する代わりに、周囲温度を考慮して、少なくとも部分的に、特に十分に補償するのが有利である。

方法ステップ４６では、検出した周囲圧ｐ_Ｕに応じて内燃エンジン１が制御される。

方法ステップ５１では、全負荷状態であるかどうかを、たとえばスロットルセンサ１５の信号に基づいて検出する。もし全負荷状態であれば、クランクケース圧力ｐ_ＫＧＨを測定し、このクランクケース圧力ｐ_ＫＧＨから実際の空気消費量を、すなわち内燃エンジンの実測空気消費量を、たとえば特性曲線または演算により求める。

方法ステップ５１では、目標空気消費量と実測空気消費量とを比較し、その差からエアフィルタ１７の汚染度を推測する。もし実測空気消費量が目標空気消費量よりも多ければ、エアフィルタは設けられていない。エアフィルタ１７の汚染度は操作者に表示することができ、または、後の砥石切断機３０の保守の際の出力のために記憶させることができる。エアフィルタ１７が設けられていない場合も、操作者に表示させることができる。たとえば内燃エンジン１のパワーを減少させることにより、或いは、内燃エンジン１を停止させることにより、内燃エンジン１の挙動に対するエアフィルタ１７の状態に関し操作者にフィードバックするようにしてもよい。

図７は、アイドリング時のクランクケース圧力ｐ_ＫＧＨの推移を示している。アイドリング時には、下死点ＵＴの範囲でのクランクケース内部空間４では周囲圧ｐ_Ｕが支配的である。周囲圧ｐ_Ｕは、第１のクランク軸角度範囲４１において、時点ＵＳで掃気窓１２が閉鎖するまでほぼ１５０゜のクランク軸角度αの範囲で支配的である。これにより、アイドリング時もクランクケース圧力センサ２１を介して周囲圧ｐ_Ｕを検出することができる。周囲圧ｐ_Ｕは、燃焼室３内で最後の燃焼が終わった後のクランクケース圧力ｐ_ＫＧＨの測定の際にクランク軸７の回転回数が多ければ多いほど、より正確に特定することができる。燃焼室３内で燃焼が行われた直後は、クランクケース内部空間４内の圧力レベルは燃焼によって強く影響を受ける。この影響を少なくするため、燃焼室３内で燃焼が行われないでクランク軸７が２回転またはそれ以上回転した後にクランクケース８内の圧力レベルを測定するのが合目的である。周囲圧ｐ_Ｕを可能な限り正確に特定するため、複数回のエンジンサイクルにわたって検出した圧力値を平均化するようにしてよく、すなわち２サイクルエンジンの場合にはクランク軸７の複数回の回転にわたって検出した圧力値を平均化するようにしてよい。

エアフィルタ１７の汚染度を特定するため、方法ステップ５１でのクランクケース圧力ｐ_ＫＧＨを全負荷時に測定する。有利には、圧力測定は常に同じクランク軸角度αで行い、たとえばほぼ下死点ＵＴにあるときに行い、すなわちクランク軸角度αがほぼ１８０゜のときに行う。始動時にたとえば下死点ＵＴで測定したクランクケース圧力ｐ_ＫＧＨの測定値（ほぼ周囲圧ｐ_Ｕに相当している）と、全負荷時に所定のクランク軸角度α（たとえば同様に下死点ＵＴ）で測定したクランクケース圧力ｐ_ＫＧＨの測定値との比率から、エアフィルタ１７の汚染度を求めることができる。検出した圧力比を有利には許容値と比較する。これとは択一的に、全負荷時におけるクランクケース圧力ｐ_ＫＧＨと周囲圧ｐ_Ｕとの圧力差を検出してもよい。エアフィルタ１７の汚染度を検出するには他の圧力値評価方法も有利であり、たとえば演算或いは図８に対して説明した実測空気消費量と目標空気消費量との評価も有利である。エアフィルタ１７の過度な汚染が確定されれば、有利には操作者に表示器４０を介して、エアフィルタ１７をクリーニングすべきことを表示する。

有利には、内燃エンジン１は、すでに該内燃エンジンが始動する前にエネルギーを供給するバッテリー、アキュムレータ等のエネルギー源を有していてよい。内燃エンジン１のクランク軸７が回転し始める前にすでにエネルギーを供給するようにした作業機の場合、クランクケース内の圧力値の測定はすでに内燃エンジン１の始動前に、すなわちクランク軸７が回転する前に行うことができる。始動前にはクランクケース内部空間４内で周囲圧が支配しているのが有利であり、その結果内燃エンジン１の始動前の周囲圧ｐ_Ｕをクランクケース内部空間内で直接に測定することができる。

１ 内燃エンジン
２ シリンダ
３ 燃焼室
５ ピストン
７ クランク軸
８ クランクケース
９ 吸気口
１０ 排気口
１１ 掃気通路
２１ クランクケース圧力センサ
２３ 評価装置
ＵＴ ピストンの下死点
ｐ_ＫＧＨ クランクケース圧
ｐ_Ｕ 周囲圧

Claims (12)

1. 手で操縦される作業機の内燃エンジン（１）を作動させる方法であって、前記内燃エンジン（１）がシリンダ（２）を有し、該シリンダ内に、往復動するピストン（５）によって画成されている燃焼室（３）が形成され、前記ピストン（５）がクランクケース（８）内に回転可能に支持されているクランク軸（７）を駆動し、前記内燃エンジン（１）が、さらに、燃焼空気を前記クランクケース（８）に供給するための吸気口（９）と、前記燃焼室（３）から出ている排気口（１０）と、前記ピストン（５）の下死点（ＵＴ）範囲で前記クランクケース（８）を前記燃焼室（３）と連通させる少なくとも１つの掃気通路（１１）と、クランクケース圧（ｐ_ＫＧＨ）を測定するためのクランクケース圧力センサ（２１）と、前記クランク軸（７）の回転位置を検出するための手段と、前記クランクケース圧力センサ（２１）の測定値を評価する評価装置（２３）とを有している、内燃エンジン（１）を作動させる方法において、
   前記クランクケース圧力センサ（２１）を用いてクランクケース圧（ｐ_ＫＧＨ）を測定し、該クランクケース圧（ｐ_ＫＧＨ）から周囲圧（ｐ_Ｕ）を求めることを特徴とする方法。
2. 前記クランクケース（８）内でほぼ前記周囲圧（ｐ_Ｕ）が支配している時点で前記クランクケース圧（ｐ_ＫＧＨ）を測定することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記周囲圧（ｐ_Ｕ）を求めるための前記クランクケース圧（ｐ_ＫＧＨ）を、前記内燃エンジン（１）の始動過程時に、最初の燃焼の前に前記クランク軸（７）が回転しているときに測定することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 測定中の前記クランクケース圧力センサ（２１）に、前記クランク軸（７）の運動のみを介してエネルギーを供給することを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 前記クランクケース圧力センサ（２１）に測定用の十分なエネルギーが供給されたときに前記クランクケース圧（ｐ_ＫＧＨ）を測定することを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 前記吸気口（９）が閉じて前記クランクケース（８）が少なくとも１つの前記掃気通路（１１）を介して前記燃焼室（３）と連通し、且つ前記排気口（１０）が開いている第１のクランク軸角度範囲（４１）で前記クランクケース圧（ｐ_ＫＧＨ）の測定を行うことを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法。
7. 前記吸気口（９）が開いている第２のクランク軸角度範囲（４２）で前記クランクケース圧（ｐ_ＫＧＨ）の測定を行うことを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法。
8. 前記内燃エンジン（１）がエアフィルタ（１７）を有し、該エアフィルタを介して燃焼空気を吸い込むこと、前記周囲圧（ｐ_Ｕ）に対して求めた少なくとも１つの値から前記エアフィルタ（１７）の汚染度を求めることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一つに記載の方法。
9. 前記内燃エンジン（１）の全負荷時に前記クランクケース圧（ｐ_ＫＧＨ）を測定すること、全負荷時の前記クランクケース圧（ｐ_ＫＧＨ）と前記周囲圧（ｐ_Ｕ）とから前記エアフィルタ（１７）の汚染度を求めることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 全負荷時の前記内燃エンジン（１）の目標空気消費量を検出すること、全負荷時の前記クランクケース圧（ｐ_ＫＧＨ）から全負荷時の前記内燃エンジン（１）の実際空気消費量を求めること、前記目標消費量と前記実際空気消費量との差から前記エアフィルタ（１７）の汚染度を求めることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
11. 前記内燃エンジン（１）がエネルギーを発生させるための発電機（２４）を有していること、前記クランクケース圧力センサ（２１）は、発電機信号（４７）がゼロ点を通過するたびに前記クランクケース圧（ｐ_ＫＧＨ）を測定すること、前記クランクケース圧（ｐ_ＫＧＨ）の測定値を中間記憶することを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか一つに記載の方法。
12. 前記クランク軸（７）のおおよその回転位置を検出すること、前記クランク軸（７）の検出した回転位置に基づいて、中間記憶した圧力値から、所望の前記クランク軸角度範囲（４１，４２）で測定した測定値を選定することを特徴とする、請求項１１に記載の方法。

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